中国科学院 信用:王冬衣、、、、孙、、雷州 光子学非常需要表现出任意设计的波前和偏振分布的矢量光场
为了有效地生成任意的势函数，中国科学家提出了一种基于全矩阵但非齐次琼斯矩阵分布的元曲面的通用方法
基于他们的策略，在近红外区实验证明了在远场和近场中产生有效的复合光子晶体光纤
所提出的元平台为多样化的光子应用开辟了新的途径，例如光学捕获和超分辨率成像
光束被广泛应用于光子学领域，引起了人们极大的研究兴趣
与均匀偏振光束相比，由于偏振自由度的增加，具有定制波前和非均匀偏振分布的矢量光场在应用中比标量波场更具优势
通过调整偏振分布，可以产生特殊的偏振光束，如瓣顶光束和径向偏振光束，这在超分辨率显微术、光学操作等中是非常有利的
尽管在应用方面取得了很大的进步，但这种复杂的光子晶体光纤的产生远远不能令人满意
由于天然材料的有限电磁响应，基于传统材料的可用方法存在体积大和效率低的问题
最近，亚表面已被广泛用于产生不同频率范围内的VOF，但主要用于具有某些有限极化分布的远场产生(例如
g
径向或方位线性极化)
此外，在近场具有任意极化分布的复势函数迄今为止很少用亚表面生成
我们提出的产生椭圆率变化的涡旋光束的元装置的示意图
透射光和球面波之间的干涉图案，由我们的电荷耦合器件记录
制作样品的扫描电镜图像
通过倾斜角度为90°的线偏振器后，由我们的电荷耦合器件记录的VOF光学图像
信用:王冬衣、、、、孙、、雷州 信用:王冬衣、、、、孙、、雷州 在《光:科学与应用》一篇新发表的论文中，教授
中国复旦大学物理系的雷周教授提出了一种基于全矩阵但非齐次琼斯矩阵分布的元表面有效生成任意VOF的通用方法
为了说明他们策略的可行性和威力，他们基于模型级分析计算阐明了他们的概念，并实验性地演示了一个元设备作为基准，它可以同时偏转光并以可控的方式操纵其偏振
然后，他们进一步实验性地证明了远场VOF的产生表现出具有不均匀极化分布的涡旋波前，以及具有特殊设计的波前和极化分布以及均匀轨道角动量的近场VOF的产生，即
e
圆柱偏振涡旋表面等离子体波
所实现的元设备的优异性能以及在近红外区实验结果之间的良好一致性、模拟和分析计算很好地验证了它们的方法，使得这种元平台成为产生复杂的VOF的替代途径
这些科学家总结了他们的VOF一代平台: “我们建立了一个通用策略来设计超薄元器件，以有效地产生所需的任意VOF(包括远场和近场),并在近红外(NIR)范围内实验性地证明了这一概念
关键思想是假设元器件呈现非均匀的全矩阵琼斯矩阵，从而拥有对光束的局部自旋和全局波前的控制能力
他们补充说:“所提出的策略是如此的通用，以至于我们可以设计出VOF一代的元设备，用于以任意入射角和偏振态反射和透射光。”
“总之，通过利用全矩阵非均匀琼斯矩阵所提供的全部自由度，我们建立了一种通用策略来实现在近场和远场中产生具有任何设计的波前和局部极化分布的VOF的元器件
在通过模型水平的分析计算和在异常反射半波平面上的基准实验说明了我们的一般概念之后，我们通过实验实现了两个元设备来证明我们的方法的全部能力
我们的研究结果为设计超小型光学器件提供了一种系统的方法，在一般条件下，可以在不同的频率范围内产生任意的光子晶体，这在基础研究和光子应用中都具有重要意义
科学家们总结道:“沿着这条路线，未来可以进行许多工作，例如将这一概念扩展到传输几何、非正常入射、不均匀振幅和任意入射极化，并将产生的光子晶体光纤应用于多通道通信、近场传感、光学捕获和超分辨率成像。”
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